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技術的検討した結果、現状使われていないんでしょ
世界初! 磁石を使わないハイブリッド車用モーターを開発!―実用化されているモーターと同等以上の性能を実現― [nedo.go.jp]
NEDOで既に開発されていますよ。鉄損が大きいけど、実車のモーターと同サイズで同等以上の出力。
>車輪の軸にコイルを置き、車輪を回転子とした誘導電動機なら、永久磁石は不要。
誘導電動機は直流電動機と比べて始動トルクが小さ過ぎる。ダイレクトドライブに使うと効率が悪い。低速から高速まで同じトルクを発生する為には低速時に非常に大きな電流が必要になる。
>回転子の端に発電用の回転子を配置し、ここで発電した交流電力を軸に組み込んだ整流回路で直流にして電機子電流とします。
それはロスが多い。界磁チョッパやブラシレスDCが登場した時に過去の技術になっている。電機子と界磁どちらもインバーターで供給制御するのが今風。
>誘導電動機のトルクは「すべり周波数」で制御します。(電流は回転数に関係なく一定に保って良い)誘導電動機は、減速器なしのダイレクトドライブには向かないと言いたいだけなんだが。
>DC入力をインバータで3相交流に変換して誘導電動機や同期電動機を駆動しているのですけど。それが出来る時代に電磁石同期電動機にわざわざ発電機を組み込むのはロスが多いと言いたいだけなんだが。
#あなたの文章から素人だと思って分りやすい例を出したつもりだったが、かえって混乱させてしまったようで申し訳ない。
故意にデタラメを書いたと受け取ってもよろしいのでしょうか?
いけません。正しいことを書かれています。別ACですが、あんまりなので、解説しておきます。誘導電動機によるダイレクトドライブは、どう考えても無理があります。
まず、わかっていただきたいことなのですが、インバータは万能ではありません。一般的なインバータが出力できる周波数の範囲は3~120Hz程度でしかありません。
実際に計算してみます。仮にモータの極数を4とすると、その同期周波数は90rpm(=120*3/4)となります。自動車の車輪直径を60cmと仮定すれば、同期速度
#故意にデタラメを書いたわけではないACです
わかりやすい解説ありがとうございます。しかし、多分dobonさんは、誘導電動機はすべり率が大きいほど、そして大電流が流れればその分だけ、トルクが出ると信じているような気がします。バッテリー容量の限られているハイブリッドカーやEVでは、そのようなロスは僅かでも減らすよう各社努力しているのですが。
もうひとつ電磁石同期電動機に発電機を内蔵する事にについて苦言を呈するのも同様の理由です。電機子電流源として交流発電機を回せばインバーターに比べて3割程度は効率が落ちると思います。
ブラシ(≠整流子)の寿命は確
彼のアイデアは、誘導電動機(PMSM)案、電磁石型同期電動機案のどちらもが、非常にユニークなアイデアです。しかし、実現性を考えるとかなり「微妙」なんです…
ご指摘のとおり、ただでさえ効率が良くない電磁石型同期電動機に途中に「発電、整流」が介在すれば効率が大きく低下しそうだ、というのは直感的に理解できるはずなのに、「高効率」というのは…
発電機案と比較するならば、ブラシ案のほうが「まとも」なんですが、ブラシ案もかなりタチが悪く、これが選択されることはないのではないかと思います。 そもそも効率が高くないうえに、ブラシ整備のノウハウを持た
昔はディストリビュータという、エンジンの回転数の半分で回転する接点で、点火プラグに電気を配分していたので、スリップリングぐらいならば、車検時点検程度で大丈夫そうだけれど。
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弘法筆を選ばず、アレゲはキーボードを選ぶ -- アレゲ研究家
永久磁石の代わりに、電磁石じゃだめなの? (スコア:1)
TO
Re:永久磁石の代わりに、電磁石じゃだめなの? (スコア:2, 興味深い)
モータの大型化、複雑化を招き、ハイブリッド自動車には不適切です。
現在ハイブリッド自動車に使われているモータは、永久磁石型同期電動機で、構造的には、従来の直流直巻電動機からブラシを取り去ったものです。
これに電磁石を使用する場合(電磁石型同期電動機といいます)、ロータに電力を供給するためにブラシとコイルが必要になり、構造が複雑化するだけでなく、効率の低下、そして消耗部品であるブラシ保守など悪いことづくめで、現実的な選択肢ではありません。
#電磁石を用いるのであれば、誘導電動機が有利なのですが、同期電動機と比べてモータが大型化するうえ、モータの特性が自動車には不向き(低速時にトルク、効率が低下します)なので厳しいでしょう。
Re: (スコア:0)
どの位低速トルクが不足するのか。(変速機使って回転数上げても実用にならない程?)
##定性的な欠点を一言で論って終わりではなく、影響度合いを定量化して
##許容範囲に入るなら採否を図るというのも、技術的検討ではないかと思い。
Re:永久磁石の代わりに、電磁石じゃだめなの? (スコア:2, 参考になる)
まず、エンジン(これはガソリン、ディーゼルのどちらもが該当します)は、高効率を発揮できる領域が狭く、特にアイドル時および低速時走行時などの軽負荷時に効率が著しく低下します。
ハイブリッド自動車は、この低負荷時にエンジンを使用せず、モータによる駆動を行なうとともに、ブレーキ時に基本的に熱に変換していた運動エネルギーをモータにより発電しバッテリに蓄えることにより燃費の向上を図っています。
すなわち、ハイブリッド自動車のモータは基本的に「低速時の走行」のみを担当していることになります。
以上から、ハイブリッド自動車に求められるモータの特性は、「低負荷時(要するに停止から起動までの領域)に最大性能が出せるモータ」ということになります。
誘導電動機は、最大トルクが発揮できるのは回転数がある程度上昇した点(より正確にはすべりが一定の値まで減少した点)にあり、最も重要な「起動時のトルク」は不足するうえ、モータに大電流が流れ、効率も著しく低下する欠点があります。このため(インバータの性能向上もあり、以前よりはまともになっている)、「エンジンの補完」として使うのには非常に使いにくいモータなのです。
一方、現在用いられている、永久磁石型同期電動機の特性は、直流電動機と同じく「起動時に最大トルク出る」という特性を持っており、「エンジンの役割補完する」という、ハイブリッド車の目的にこの上なく合致したモータといえます。
#言い換えれば、電気自動車の場合は、全速度域を担当する誘導電動機の選択も十分に考えられるということです。
Re: (スコア:0)
技術的検討した結果、現状使われていないんでしょ
もともと前提が変わったらどうなるかって話でしょ (スコア:0, フレームのもと)
Re: (スコア:0)
世界初! 磁石を使わないハイブリッド車用モーターを開発!―実用化されているモーターと同等以上の性能を実現― [nedo.go.jp]
NEDOで既に開発されていますよ。鉄損が大きいけど、実車のモーターと同サイズで同等以上の出力。
Re:永久磁石の代わりに、電磁石じゃだめなの? (スコア:2, 興味深い)
この場合、かならず4WDになるので、ついでに4DS化すれば内輪差のほとんど無いクルマが作れます。
うまくインバータを設計すれば、低速から高速まで同じトルクを発生する大変運転しやすいクルマになるでしょう。
トラックやバス、建設用重機などの場合は電磁石式同期電動機が使えるでしょう。
回転子の端に発電用の回転子を配置し、ここで発電した交流電力を軸に組み込んだ整流回路で直流にして電機子電流とします。(30年以上の実績のある技術です)
なお、回転子に整流回路を組み込まず、スリップリングで給電する方法もあります。(こちらは100年以上の技術蓄積のある枯れきった技術です。)
この場合、電機子電流を精密に制御できるので高効率で運転可能です。
・ブラシは消耗品ですので、定期的な損耗の検査が必要になります。
※リラクタンス型同期電動機という鉄だけの回転子もありますがトルクが細いので自動車用としては失格。
notice : I ignore an anonymous contribution.
Re:永久磁石の代わりに、電磁石じゃだめなの? (スコア:1, 興味深い)
>車輪の軸にコイルを置き、車輪を回転子とした誘導電動機なら、永久磁石は不要。
誘導電動機は直流電動機と比べて始動トルクが小さ過ぎる。ダイレクトドライブに使うと効率が悪い。
低速から高速まで同じトルクを発生する為には低速時に非常に大きな電流が必要になる。
>回転子の端に発電用の回転子を配置し、ここで発電した交流電力を軸に組み込んだ整流回路で直流にして電機子電流とします。
それはロスが多い。界磁チョッパやブラシレスDCが登場した時に過去の技術になっている。
電機子と界磁どちらもインバーターで供給制御するのが今風。
Re:永久磁石の代わりに、電磁石じゃだめなの? (スコア:1)
「誘導機の磁界加速法(FAM)制御」とか「磁界加速法による三相誘導電動機のトルク制御」とか、
知らないのですか? きっとVVVFインバータすら知らない「ど素人」なんだろうな……
誘導電動機のトルクは「すべり周波数」で制御します。(電流は回転数に関係なく一定に保って良い)
・静止時の電気抵抗が極端に小さな直巻電動機と比較したら、どんな電動機でもトルク不足でしょうね。
トルクが出るのは、それだけの大電流がながれている事を意味するのですが。
# あなたは、過電流で黒こげになった直巻電動機の整備を一度でいいから行ってみるべきだ。
・界磁チョッパ?
また中途半端な品を出してきましたな……
まともなインバータが作れなかった時代の直流モータ制御方法でしょ、それ。
(しかもモータに変な巻き線を追加しないと駄目な奴)
# 整流子付の直流モータの運用は面倒です。
# 電車のモータが最低でも年1回は分解検査する事が義務になっている理由、理解してないでしょ?
・ブラシレスDCが何か、判って書いてますか?
DC入力をインバータで3相交流に変換して誘導電動機や同期電動機を駆動しているのですけど。
(インバータ駆動の同期電動機の多くは永久磁石型ですけどね:フロッピディスクドライブやHDDの駆動モータなど)
# この中途半端な知識は鉄道マニアかな?すくなくとも強電屋では無いな。
notice : I ignore an anonymous contribution.
Re:永久磁石の代わりに、電磁石じゃだめなの? (スコア:1, 興味深い)
>誘導電動機のトルクは「すべり周波数」で制御します。(電流は回転数に関係なく一定に保って良い)
誘導電動機は、減速器なしのダイレクトドライブには向かないと言いたいだけなんだが。
>DC入力をインバータで3相交流に変換して誘導電動機や同期電動機を駆動しているのですけど。
それが出来る時代に電磁石同期電動機にわざわざ発電機を組み込むのはロスが多いと言いたいだけなんだが。
#あなたの文章から素人だと思って分りやすい例を出したつもりだったが、かえって混乱させてしまったようで申し訳ない。
Re:永久磁石の代わりに、電磁石じゃだめなの? (スコア:2)
ブラシがなければ5~6年間はメンテナンスせずに運転できるでしょう。(軸受の潤滑だけが問題になるため)
メンテナンスの手間を省くために組み込むのは十分「あり」だと思いますけど。
・同期電動機の電機子電流は大電流ではないので発電機を組み込んでも、それほど大きくなりません。
むしろスリップリングとブラシホルダよりも長さは短くなるでしょう。
>減速器なしのダイレクトドライブには向かない
「同じトルクを発生する為には低速時に非常に大きな電流が必要になる。」とお書きになった件については?
インバータを使用する事が前提の議論で、このような主張をなさったのは何故でしょう?
故意にデタラメを書いたと受け取ってもよろしいのでしょうか?
notice : I ignore an anonymous contribution.
Re: (スコア:0)
故意にデタラメを書いたと受け取ってもよろしいのでしょうか?
いけません。正しいことを書かれています。別ACですが、あんまりなので、解説しておきます。誘導電動機によるダイレクトドライブは、どう考えても無理があります。
まず、わかっていただきたいことなのですが、インバータは万能ではありません。一般的なインバータが出力できる周波数の範囲は3~120Hz程度でしかありません。
実際に計算してみます。仮にモータの極数を4とすると、その同期周波数は90rpm(=120*3/4)となります。自動車の車輪直径を60cmと仮定すれば、同期速度
Re: (スコア:0)
#故意にデタラメを書いたわけではないACです
わかりやすい解説ありがとうございます。
しかし、多分dobonさんは、誘導電動機はすべり率が大きいほど、そして大電流が流れればその分だけ、トルクが出ると信じているような気がします。
バッテリー容量の限られているハイブリッドカーやEVでは、そのようなロスは僅かでも減らすよう各社努力しているのですが。
もうひとつ電磁石同期電動機に発電機を内蔵する事にについて苦言を呈するのも同様の理由です。
電機子電流源として交流発電機を回せばインバーターに比べて3割程度は効率が落ちると思います。
ブラシ(≠整流子)の寿命は確
Re: (スコア:0)
彼のアイデアは、誘導電動機(PMSM)案、電磁石型同期電動機案のどちらもが、非常にユニークなアイデアです。しかし、実現性を考えるとかなり「微妙」なんです…
ご指摘のとおり、ただでさえ効率が良くない電磁石型同期電動機に途中に「発電、整流」が介在すれば効率が大きく低下しそうだ、というのは直感的に理解できるはずなのに、「高効率」というのは…
発電機案と比較するならば、ブラシ案のほうが「まとも」なんですが、ブラシ案もかなりタチが悪く、これが選択されることはないのではないかと思います。
そもそも効率が高くないうえに、ブラシ整備のノウハウを持た
訂正 (スコア:0)
他にも助詞の使い方など不適切な個所がありますが、適当に読み替えてください。
#よくチェックしてから投稿を行わない私が悪いのですが、30分制限は長すぎです。
#Cookieか何かを使って、一定時間内なら簡易編集ができるような機能をつけてほしいです。 #ACである必要があるかといえば、全くないレベルのコメントなのですが、いまさらIDにすののもアレなので。
Re:永久磁石の代わりに、電磁石じゃだめなの? (スコア:2)
誘導電動機の出力は磁気飽和を起こすまでが限界です。これが最大トルクとなります。
したがって、電源周波数に関係なく一定値になります。(幾何学的形状によって決まる)
始動トルクも幾何学的形状によって決まりますが、最大トルクの7割程度となります。
定格トルクは最大トルクの半分に設定する事が多いようです。
・これ以上は電動機工学の本を参照してください。細かく書いても退屈なだけですから。
直流電動機の場合、電機子電流をいくらでも流せるので誘導電動機よりもトルクは出せます。
(誘導電動機は磁気飽和した時点で電機子電流が上限となるが、巻き線形機器には制限が無い)
・冷却が追いつかなければ燃えます。
・界磁を飽和させる様な使い方は直巻電動機以外では行いません。(このような運転は主に電車の運転手によって為されます)
2.同期電動機の電機子電流発電機について
形式的には「回転電機子形同期発電機」となるため固定子側は直流を流すだけです。
電機子電流のロスは(インバータのロスを含めて)多目に見積もっても2割以下です。
電機子電流は、それほど大きな電流ではありませんので同期電動機全体でのロスは数%以下になるでしょう。
・「同期発電機のブラシレス励磁装置」と同じですので、そちらを参照してください。
車両用の場合、固定子側もインバータを用いて任意の磁界を与える必要があるかもしれません。
その場合でも直流チョッパがインバータに置き換わるだけなので重量に大差はないでしょう。
・電機子電流を調整することにより力率の調整ができます。
これはインバータの変換効率を上げる事と同じ意味を持ちます。また、回生制動を行う際の発電効率を上げられます。
巻き線形電機子の場合、重量と体積が嵩むので大型車両にしか向かないのは最初に書いた通り。
上記の利点も、大型の場合ほど利幅が大きいので小型車には向きません。
小型車には、かご形誘導電動機の方が向いています。
制限の緩い電車の動力は、かご形誘導電動機への置換が行われています。
もうじき20年になるのかな?(半世紀近く使う代物なので交代が完了するのは大分先になりそうですけど)
メンテナンスの手間=人件費ですので……
・リラクタンス利用型は永久磁石との併用が前提となります。
ここの「お題」は、"電磁石じゃだめなの?"=巻き線形、ですのでオフトピックとなるのでは?
・かご形誘導電動機を用いた4WD,4WSのクルマは基本的には電気自動車です。
ハイブリッド化する場合は低出力の内燃機関と発電機を乗せる事になります。(常に一定出力で運転するため内燃機関の効率があがる)
(バッテリーを半分以下にできるので全体では軽くなると期待。起動トルクの問題も4WDならなんとかなるでしょう。)
もっとも、他に色々と問題があり、未だに試作段階ですけど。
# 実現可能性という点では、冷却を効かせた永久磁石形同期電動機が一番でしょう。回生制動時の発電効率が低いのが問題ですけど。
# 効率の点では巻き線形の同期電動機(発電機)が一番なのですが……
notice : I ignore an anonymous contribution.
Re:永久磁石の代わりに、電磁石じゃだめなの? (スコア:2)
あるいは発言が区別できる何らかの措置(電子署名など)を講じてください。
以降は横入りのACに対しては返事をしませんので宜しくご了承くださいませ。
さて、本題ですが、誘導負荷である巻線を駆動するインバータには期待していません。
ただし、目的にあった特性のインバータを設計する事は前提にしています。
(低電圧大電流という非常に嫌な設計をさせられる設計屋には同情しますけど)
誤解があるようなので指摘しておきます。
インバータの出力周波数の下限は実用上は制御素子の放熱器のサイズに依存します。
極端な話、周波数0Hzのインバータも製作可能です。
極端に低い周波数では僅かな電流で磁気飽和を起こすので誰も作らないだけです。
(始動トルクはモータの物理的形状で決まってしまうので周波数だけ下げても意味が無い)
・それでも0.2Hzという品がカタログに載っています。
いったい何処から3Hzという数値が出てきたのでしょうか?
・非同期モード
電圧可変・周波数可変とする為に(電流を制御するために)インバータを利用しているのですが。
巻き線が焼けないように界磁電流を制御している状態で「炎上」したら怪奇現象ですね。
・4WDにする理由のひとつが始動トルクの問題です。
誘導電動機の始動トルクは定格トルクと大差がないので数でまかないます。(ついでに4WS化して操縦特性を上げる)
・ばね下荷重
渋滞前提のクルマなら、基本的に舗装された道路しか走らないので問題にならないかもしれません。
※ この問題に対しては試作車両を用いた実測が必要でしょう。
notice : I ignore an anonymous contribution.
Re:永久磁石の代わりに、電磁石じゃだめなの? (スコア:1)
昔はディストリビュータという、エンジンの回転数の半分で回転する接点で、
点火プラグに電気を配分していたので、
スリップリングぐらいならば、車検時点検程度で大丈夫そうだけれど。
Re:永久磁石の代わりに、電磁石じゃだめなの? (スコア:1)
・電子化が始まって最初に無接点化されたのがディストリビュータという話ですので、故障が多かったのでしょう。
・点検可能にするため、配置を考えないといけないので設計屋さんが嫌がると思います。
ブラシが削れる=周囲に導電性の粉末が飛び散るって事ですので、点検=清掃でもあるのです。
点検の有無って地味~に全体のデザインに影響します。
直巻電動機を使用する電車の場合、台車の真上に点検用ハッチが設けられている事が多いです。(かご形誘導電動機を採用した電車では省略されるようです。)
# この点検用ハッチを開くのが趣味という困った鉄道ファンがいるそうで……
notice : I ignore an anonymous contribution.